２００２年第９卷第５期　化工生产与技术　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　‘１　１·　，ｌｌ¨　ｉｌｌ　ｉｌｌ　ＩＩ。ＩＩｉ。Ｉ１．ｉＩＩ。Ｉｌ¨、　试验与开发　…ｊ·ＩＩ·ＩＩＩＩ＇１１１１＂１１￣·Ｉｌｌ￣＇ｌｌ！·…一　

聚乙烯醇改性固体淀粉胶粘剂的研制　

李来丙　龚必珍　（湖南建材高等专科学校精细化工教研室，湖南衡阳４２１００８）　

摘要介绍新型固体淀粉胶的制备方法。以淀粉为主要原料，经加热催化分步氧化，再加入　聚乙烯醇合成树脂改善其性能，然后用硬脂酸钠作为赋型剂。制得的淀粉胶剪切强度比泡　花碱高０．０１　ＭＰａ。　关键词淀粉氧化聚乙烯醇硬脂酸　

目前，所用的淀粉胶粘剂具有干燥时间过长，　影响生产周期，产品的耐水性差，并且在使用时流　动性大，涂布时易浪费等。因此采用加入适量的聚　乙烯醇合成树脂作为改性剂，可改善产品性能，如　耐水性、易溶性、粘接强度等。虽然淀粉和聚乙烯醇　制得的液体或糊状粘合剂，对各类纸张有较高的粘　接强度和耐水性，然而它最大弱点是易沾污，携带　不便。为了使用清洁、方便，在保持产品对日用纸品　具有良好的粘接强度和其他性能的情况下，将其制　成一种固体的粘合剂是十分必要的。本文主要介绍　新型固体胶粘剂的制备工艺。　１　买验部分　１．１　反应原理　１．１．１　淀粉的氧化机理　淀粉是以葡萄糖为结构单元的天然高聚物。通　过氧化作用，使淀粉葡萄糖的甙键部分断裂而降　解，致使聚合度降低，分子量减少，水溶性和亲合力　增加，从而可以制出固含量高的粘合剂，提高了干　燥能力。同时因氧化作用使淀粉中的羟甲基变为醛　基，部分变为羧基，这样可以增加与纸纤维结合的　羧基基团数，从而使氧化淀粉的粘合力大大提高。　另外因氧化后产生了醛基，制止了微生物对淀粉的　发酵及生物降解作用，使制出的粘合剂提高了防腐　能力ｎ１。由氧化淀粉制成的胶，不但增强了粘接强　度，还能增加胶液的稳定性、流动性和干燥能力。　现以双氧水作氧化剂为例，简要阐述氧化机　理。在碱性介质中，双氧水分解速度比在酸性介质　中快，它极易释放出活性氧【０】，先把淀粉中的甲醇　基氧化成醛基，醛基进一步被氧化成极性基羧基　收稿日期：２００２—０４—２２　修订日期：２００２—０５—１３　（一ＣＯＯＨ），并与Ｎａ　结合，增加了胶粘剂的亲水　性和溶解性，也增加了粘合剂的流动性，使之易于贮　存【　。　１．１．２　聚乙烯醇（ＰＶＡ）的改性机理　ＰＶＡ是一种高分子物质。分子结构中含有大量　的仲羟基和少量的乙酰氧基，利用聚乙烯醇与淀粉　分子“接枝”，这样制得的粘合剂有更好的粘接性、流　动性和抗凝冻性等优点¨，引。　１．１．３　硬脂酸钠的赋型机理　在加热硬脂酸钠悬浮液时，它对纤维材料具有　很好的亲和性，它的润湿性及粘接性能都比较好。　在加热过程中硬脂酸钠能与淀粉胶液和聚乙烯醇胶　液相混溶…。因而，硬脂酸钠可以作为载体使由淀粉　和聚乙烯醇所组成的胶粘剂成为固体状。　１．２　原料及反应设备　１．２．１　原料　玉米淀粉、ＮｉＳＯ　固体、双氧水（３０％）、ＮａＯＨ固　体、硼砂、蔗糖、磷酸三丁酯、亚硫酸钠固体、甘油、氯　化钙、聚乙烯醇、硬脂酸钠及其他助剂。　１．２．２　反应设备　７３１２型电动搅拌器、三口烧杯、水浴锅、酒精　灯、温度计、滴液漏斗等。　２　配方优化　２．１　正交实验设计　采用正交试验法来优化产品的配方　固体胶由３种组分混合而成，即Ａ组分（玉米　淀粉胶）、Ｂ组分（聚乙烯醇胶）和Ｃ组分（赋型剂）。　其中Ａ组分是粘合剂的决定性成分，因此主要对Ａ　组分的配方优化。通过对有关资料　的分析和初　

维普资讯 http://www.cqvip.com ｌ２·　李来丙等　聚乙烯醇改性固体淀粉胶粘剂的研制　试验与开发　步实验的探索及以对产品的初步分析，找出影响粘　接强度指标的主要因素（表１）。　表１　实验设定的因子和水平　

按Ｌ　（４ｓ）正交试验表安排一组实验（见表２）制　备淀粉胶。　表２　Ｌ。　（４　）正交试验表　试验号　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　

５０￣Ｃ，继续搅拌１０　ｍｉｎ以上，待３种组分完全混匀　即得一流动性较好的粘稠液体，将此液体注入容器　中成型，冷却后即得赋型良好的新型固体淀粉胶。　３　结果分析与讨论　３．１　实验结果　以淀粉胶的剪切强度为目标函数，对实验结果　ｌ６种胶进行直观分析，如图１所示。从图１可以看　出氧化剂和碱的用量是影响粘合剂剪切强度的主要　因素，还原剂、硼砂和反应温度是影响粘合剂剪切强　度的次要因素。较好的实验配方为：　Ａ组分：玉米淀粉１Ｏ　ｇ；氧化剂（３０％）２．０　ｍＬ；　糊化剂（１０％）７．５　ｍＬ；交联剂０．３　ｇ；还原剂０．４　ｇ；　催化剂０．０２　ｇ；消泡剂０．０３　ｇ；增粘剂０．０５　ｇ；增塑　剂０．１０　ｇ；氯化钙５．０　ｇ；水３５　ｇ。　Ｂ组分：ＰＶＡ　２　ｇ；水４０　ｇ。　Ｃ组分：硬脂酸钠２．５　ｇ；甘油０．５　ｇ；水３５　ｇ。　

０　２　０　３　０．４　０　５　硼砂用量／ｇ　１．６　Ｉ．８　２　０　２　２　双氧水用量／ｍＬ　

７　０　７　５　８　０　８　５　糊化剂用量／ｍＬ　３０　４０　５０　６０　反应温度／ｏＣ　

图１　正交实验对剪切力的Ｒ值作图　３．２分析与讨论　３．２．１　氧化剂用量　氧化剂用量直接关系到氧化深度，氧化剂用量　太少，淀粉分子侧链氧化成羧基不足，同时Ｃ．０．Ｃ键　也少量断裂，致使粘合剂的粘度大而且结合力不高，　所以，氧化剂用量太小，氧化度不够，产品粘接性较　差。当氧化剂用量太大时，加速了氧化降解过程，使　粘合剂的粘度过低，甚至失去应有的粘接能力。所以　氧化剂的用量一定要适中，才能制出粘度适当、渗透　性好、不易凝胶的粘合剂。氧化剂的用量对粘合剂粘　度的影响如图２所示。　３．２．２　还原剂的用量　用亚硫酸钠来终止氧化反应，有助于控制氧化　程度，这对控制粘合剂的粘度和稳定性有利。但其用　量不能太大，否则，粘合剂的流动性太差。还原剂的　用量对粘合剂粘度的影响如图２所示。　３．２．３　交联剂用量　

一　分队在一实组加制４　６　９　ｍ¨　一一　一一维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第９卷第５期　化工生产与技术　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　‘１３·　ｌＯＯ　５０　馨　６　Ｉ　８　２　０　２　２　双氧水用量／ｍＬ　０　２　０　３　０　４　０　５　硼砂用量／ｇ　ＩＯＯ　５０　馨　ＩＯＯ　５０　馨　

０　２　０　４　０　６　０　８　还原剂用量／ｇ　

ＩＯＯ　５０　馨　

７　０　７　５　８　０　８　５　３０　４０　５０　６０　糊化剂用量／ｍＬ　反应温度／℃　

图２　相关因素对粘度的影晌　由于硼砂分子中的羟基和原子能够与淀粉分子　中的羟基和醛基以及羧基形成络合物，从而提高了　粘合剂的粘接力，使薄膜牢固，并缩短了干燥时间。　用量一般为淀粉用量的１％一２％。用量越大，产品　粘度越大，粘接性能越好。但用量太大，会使处于自　由状态的醛基和羟基相对减少，导致粘合剂的粘接　力下降，并且流动性降低，故在实验中应选择较合适　用量。硼砂用量对粘度的影响见图２。　３．２．４　糊化剂用量　氢氧化钠分子与淀粉分子中的羟基结合，削弱　了分子问的作用力，使淀粉分子更好地混合而达到　完全糊化。糊化剂用量越大，产品粘度越大，内聚　力、初粘力越强：但糊化剂用量太大，碱性太强，氧化　不完全，流动性降低，粘接性能降低，产品易变脆，粘　接性能下降。故在实验中应选择较合适的用量。糊　化剂用量对粘度的影响如图２所示。　３．２．５　反应温度和反应时间　反应温度和反应时间对淀粉的氧化的影响，反　应温度越高，反应时间越长，淀粉氧化作用越强，产　品粘度越高，粘接性能下降。相反反应温度越低，反　应时间越短，淀粉氧化作用越弱，胶难以生成。若反　应时间缩短，反应温度较高，反应难于控制；若反应　

时问延长，反应温度较低，则延长了生产周期。故应　选择合适反应温度和反应时间（见图２）。　４　结论　（１）淀粉胶的制备过程要严格控制好氧化剂的　用量、糊化过程和反应温度，其次是络合剂、还原剂　等。　（２）氧化剂和碱的用量是影响剪切的主要因素，　此法制得的淀粉胶剪切强度比泡花碱高０．０１　ＭＰａ。　（３）粘合剂的粘度也是影响粘接强度的一个重　

要因素。　本次研究所得的最佳配方：Ａ组分淀粉１０　ｇ；氧　化剂１．８　ｍＬ；糊化剂７．８　ｍＬ；交联剂０．２３　ｇ；还原剂　０．４　ｇ；催化剂０．０１　ｇ；消泡剂０，０３　ｇ；增粘剂０．０２　ｇ；　增塑剂０．１０　ｇ；氯化钙５．０　ｇ；水３５　ｇ。Ｂ组分ＰＶＡ　２　ｇ；水４０　ｇｏＣ组分赋型剂２．５　ｇ；甘油０．５　ｇ；水３５　ｇ。　参考文献　１　任树梅，李考真．淀粉粘合剂改性途径的探讨．化学与　粘合，１９９９，（４）：２００—２０１　２　黄登宇等．玉米淀粉粘合剂生产原理及工艺研究．化学　与粘合，１９９７，（３）：１７５—１７６　３　周友明，ＰＶＡ改性瓦椤纸板淀粉胶的研究．１９９８，（３），　１５４一ｌ５５　４　王学琳，孙淑萍．当今胶粘剂的发展趋势．化学与粘合，　１９９８，（２）：９７—９８　５　翟广玉．不同氧化剂对玉米淀粘合剂质量的影响．化　学与粘合，１９９７，（４）：２３７—２３９　６　李子东．实用胶粘剂手册．上海：科学技术文献出版社，　ｌ９９７　７　王毓秀．胶粘剂生产工艺．北京：中国林业出版社，１９９８　８　李凤红．玉米面粉粘合剂的合成及性能研究．化学与粘　合，１９９９，（３）：１５５—１５７　ｆ作者简介】李来丙，１９７１年出生，１９９５年毕业于郑州轻工　业学院精细化工专业，工学学士，讲师，已发表论文多篇。现　主要从事教学与精细化工新产品的科技开发及研究工作。　

环保型低成本啤酒灌装线用润滑油　据初步统计我国现有啤酒厂８００多家，年产啤酒总量在　４０　Ｍｔ左右，另有白酒、饮料、罐头、酱油醋等的产量也相当　大。随着近年来啤酒和饮料的产量逐年剧增，年需润滑油用　量在５０　ｋｔ以上。传统润滑油一般都采用皂类产品，但这类产　品在使用中对环境有一定的污染性，成本也较高，润滑效果　差，而且很难用在高速线上润滑使用，只能满足于低速生产　线上使用，因此近年来高速线用润滑油只能大量依靠进口产　

品。为解决上述问题，武汉现代工业技术研究院先后研制开　发了２种环保型低成本灌装线上用润滑油生产技术，用该技　术生产的润滑油不但可满足于各种高低速生产线上使用，而　且还有较好的杀菌性、防锈性和自清洗等功能。产品经多家　大型啤酒厂灌装线上使用，均达到很好效果，使用成本比进　口同类产品低３０％，比传统皂类产品低６０％以上。本产品可　替代皂类润滑油和进口产品。　（廖建平）　

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